了解新冠病毒的傳播,對(duì)于遏制目前的蔓延形勢(shì)、做好未來(lái)的預(yù)防工作至關(guān)重要。
目前,新冠病毒(SARS-CoV-2)已經(jīng)席卷全球。它比SARS病毒(SARS-CoV)、中東呼吸綜合癥冠狀病毒(MERS-CoV)等已知冠狀病毒的傳染性更強(qiáng),在全球感染已超10萬(wàn)人,是SARS感染人數(shù)的10倍以上。
究竟是什么讓新冠病毒如此容易人傳人?全球科學(xué)家都在爭(zhēng)分奪秒,爭(zhēng)相揭開(kāi)這一謎底。
3月6日,發(fā)表在Nature上的一篇題為Why does the coronavirus spread so easily between people? 文章,作者就這一問(wèn)題采訪了國(guó)內(nèi)外的相關(guān)專家。有研究團(tuán)隊(duì)鑒定出了新冠病毒的一個(gè)關(guān)鍵特征——病毒表面的一種蛋白——或能解釋該病毒為何能輕易感染人類細(xì)胞。也有團(tuán)隊(duì)正在研究新冠病毒侵襲人體組織的入口——細(xì)胞膜上的一種受體。不管是受體還是病毒蛋白,都有希望作為阻斷新冠病毒的藥物靶標(biāo),為新冠藥物研發(fā)提供重要支撐。
但有一點(diǎn)共識(shí),所有研究人員都認(rèn)為,這個(gè)問(wèn)題,現(xiàn)在下定論還太早。
帶刀刺客——“刺突”蛋白
弗林蛋白酶(furin)或是關(guān)鍵
為了感染細(xì)胞,冠狀病毒利用一種“刺突”蛋白與細(xì)胞膜結(jié)合,這個(gè)過(guò)程要靠特異的細(xì)胞酶激活。
對(duì)新冠病毒進(jìn)行基因組分析后發(fā)現(xiàn),該病毒的刺突蛋白與其近親的刺突蛋白不一樣,這種刺突蛋白上面有一個(gè)位點(diǎn)是由宿主細(xì)胞酶——弗林蛋白酶(furin)——激活的。
這一點(diǎn)非常重要,武漢華中科技大學(xué)的結(jié)構(gòu)生物學(xué)家李華說(shuō)。
2月23日,李華及其團(tuán)隊(duì)發(fā)表在中國(guó)科學(xué)院科技論文預(yù)發(fā)布平臺(tái)China上,題為Furin, a potential therapeutic target for COVID-19 的研究就發(fā)現(xiàn):弗林蛋白酶可見(jiàn)于多種人體組織,包括肺、肝和小腸,這也意味著新冠病毒可能會(huì)攻擊不止一個(gè)器官,這個(gè)發(fā)現(xiàn)或許能解釋新冠病毒感染者出現(xiàn)的某些癥狀,如肝功能衰竭。
李華說(shuō),SARS以及其它冠狀病毒就沒(méi)有弗林蛋白酶激活位點(diǎn)。
2月18日,康奈爾大學(xué)的病毒學(xué)家Gary Whittake和他的團(tuán)隊(duì)在bioRxiv上發(fā)布了一項(xiàng)題為Structural modeling of 2019-novel coronavirus (nCoV) spike protein reveals a proteolytically-sensitive activation loop as a distinguishing feature compared to SARS-CoV and related SARS-like coronaviruses 關(guān)于新冠病毒刺突蛋白的結(jié)構(gòu)分析的研究。
Gary Whittake說(shuō):“弗林蛋白酶激活位點(diǎn)使新冠病毒進(jìn)入細(xì)胞的方式與SARS非常不一樣,而且可能會(huì)影響病毒穩(wěn)定性,進(jìn)而影響病毒的傳播”。
同時(shí),還有幾個(gè)研究團(tuán)隊(duì)也認(rèn)為,可能就是弗林蛋白酶這個(gè)激活位點(diǎn)讓新冠病毒得以在人群中高效地傳播。
他們指出,這些位點(diǎn)也存在于其他容易在人與人之間傳播的病毒中,包括嚴(yán)重流感病毒的毒株。
不同的是,在流感病毒上,激活位點(diǎn)是在一種叫作血凝素的蛋白上,而非刺突蛋白。
意見(jiàn)不一,尚需謹(jǐn)慎判斷
對(duì)此,另一些研究人員則持謹(jǐn)慎態(tài)度,認(rèn)為不應(yīng)夸大其作用。
“我們還不知道它是不是有很大的關(guān)系。”德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的結(jié)構(gòu)生物學(xué)家Jason McLellan說(shuō)。
2月20日,Jason McLellan和他的團(tuán)隊(duì)新冠病毒的結(jié)構(gòu)分析的研究成果發(fā)表在Science上。
“流感病毒表面的血凝素蛋白與冠狀病毒的刺突蛋白并不相似,也不相關(guān)。”澳大利亞新南威爾士大學(xué)的病毒學(xué)家Peter White說(shuō)。
伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校的病毒學(xué)家Lijun Rong表示,有記錄以來(lái)最致命的大流行流感——1918年西班牙大流感的病毒便沒(méi)有Furin弗林蛋白酶激活位點(diǎn)。
Whittaker說(shuō),還需要在細(xì)胞或動(dòng)物模型中進(jìn)行研究,以測(cè)試激活位點(diǎn)的功能。“冠狀病毒難以預(yù)測(cè),好的假設(shè)也往往被證明是錯(cuò)誤的。”
他的團(tuán)隊(duì)目前正在測(cè)試移除或修改該位點(diǎn)如何影響刺突蛋白的功能。
藥物研發(fā)——
furin ACE2都是理想標(biāo)的
目前,李華研究組正在研究能夠阻止furin(弗林蛋白酶)分子,這可能是一種潛在治療方法。但由于疫情的影響,住在學(xué)校的李華是研究組里唯一能夠進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的人,因此,他們的研究進(jìn)展得很慢。
但是,位于德州的McLellan團(tuán)隊(duì)已經(jīng)鑒定出了新冠病毒的另一個(gè)特征:
這種突刺蛋白與人體細(xì)胞上的一種受體——ACE2結(jié)合的緊密程度至少是SARS病毒中突刺蛋白的十倍。
這或許能解釋該病毒感染人體細(xì)胞的成功率為何如此之高。
華盛頓大學(xué)的結(jié)構(gòu)病毒學(xué)家David Veesler及其團(tuán)隊(duì)也發(fā)現(xiàn)ACE2受體是疫苗或療法的另一個(gè)潛在目標(biāo)。
比如說(shuō),一種能夠阻斷ACE2的藥物,或許能讓冠狀病毒難以進(jìn)入細(xì)胞。
參考文獻(xiàn):
1.https://www.nature.com/articles/d41586-020-00660-x
2.https://science.sciencemag.org/content/early/2020/02/19/science.abb2507
3.https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.02.10.942185v1
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